CN110148781A - 一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电解质材料领域，更具体地，涉及一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用。该离子液体电解质包括电解质骨架和分散在该骨架中的增塑剂，其中：所述电解质骨架具有有机网络结构‑无机网络结构的双网络结构，所述双网络结构各自交联并相互穿透；所述增塑剂为溶剂化离子液体。该离子液体电解质为一种快速制备且兼具优异力学性能和电化学特性的有机‑无机双网络结构离子液体凝胶电解质。采用该电解质组装的LiFePO4/Li电池，在进行300次充放电循环后，容量保持率为97％；组装的Li4Ti5O12/Li电池，在进行160次充放电循环后，放电比容量高达170mAhg‑1。

Description

一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电解质材料领域，更具体地，涉及一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用。
背景技术
近些年来，由固态聚合物骨架和液体增塑剂(通常为锂离子电池所用电解液)构成的凝胶电解质在准固态锂电池领域展现出很好的使用前景。它不仅有效地杜绝了液态电解液泄露的风险，而且与固态电解质相比，它与电池正负极的界面问题不显著，室温下离子电导率也能满足电池正常工作的需求。
离子液体凝胶电解质与用普通电解液作为增塑剂的电解质相比，离子液体本身热稳定性高、可燃性低且具有较宽的电化学稳定窗口的特点都在合成的离子液体凝胶电解质上得到了体现。因此，离子液体凝胶电解质可以认为是一种同时兼具固态电解质和传统凝胶电解质优点的新型电解质在能量转换与存储，尤其是在高安全性锂离子电池的方向的应用逐渐引起了全世界的关注。
但是，当前所研究的离子液体凝胶电解质体系通常存在力学性能差、与正负极之间界面稳定性差等问题。比如骨架结构仅为无机SiO2网络构成的离子液体凝胶电解质可操作性差、容易断裂，无法在锂电池中实际应用。采用向SiO2网络中引入一定量的线性高分子聚偏氟乙烯-六氟丙烯，可以一定程度提升电解质的柔性，但是这个过程会用到大量的二甲基甲酰胺来溶解聚偏氟乙烯-六氟丙烯，不仅污染环境而且制备时间在2天以上。再比如，向SiO2网络中引入另一种线性高分子材料聚偏氟乙烯-丙烯酸羟乙酯，制备过程同样产废多且耗时长，制备得到的离子液体凝胶电解质与电池正负极之间界面稳定性差，电池的性能无法满足实际应用需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种离子液体凝胶电解质、其制备方法和应用，其通过将各自交联且相互穿透的有机和无机双网络结构作为电解质的骨架，使用离子液体作为增塑剂，构成兼具优异力学性能和电化学特性的有机-无机双网络结构离子液体凝胶电解质，由此解决现有的离子液体凝胶电解质力学性能差、与正负极之间界面稳定性不佳的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种离子液体凝胶电解质，其包括电解质骨架和分散在该骨架中的增塑剂，其中：
所述电解质骨架包含由有机网络结构-无机网络结构构成的双网络结构，所述双网络结构各自交联并相互穿透；
所述增塑剂为溶剂化离子液体；所述溶剂化离子液体为锂盐与醚类有机溶剂的混合溶液。
优选地，所述的增塑剂、无机网络结构和有机网络结构的质量比为1：(0.01-0.03)：(0.1-0.3)。
优选地，所述无机网络结构是由无机氧化物构成的网络结构，有机网络结构为聚N,N-二甲基丙烯酰胺形成的网络结构。
优选地，所述无机氧化物为二氧化硅、二氧化锆或二氧化钛。
优选地，所述无机网络结构是由无机氧化物前驱体在催化作用下通过非水溶液溶胶-凝胶法制备得到；所述有机网络结构由单体N,N-二甲基丙烯酰胺在一定温度或紫外光条件下，通过引发剂作用原位聚合的方式得到。
优选地，所述无机氧化物为二氧化硅，二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
优选地，所述无机氧化物为二氧化锆，二氧化锆前驱体为正锆酸乙酯。
优选地，所述无机氧化物为二氧化钛，二氧化钛前驱体为正钛酸乙酯。
优选地，所述溶剂化离子液体为双三氟甲烷磺酰亚胺锂与四乙二醇二甲醚等摩尔比的混合溶液，或双三氟甲烷磺酰亚胺锂与三乙二醇二甲醚等摩尔比的混合溶液。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的离子液体凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)将溶剂化离子液体、无机氧化物前驱体和甲酸按质量比1：(0.010-0.030)：(0.035-0.104)混合搅拌，得到第一混合体系；
(2)将摩尔比为1:(0.005-0.020):(0.001-0.01)的高分子单体N,N-二甲基丙烯酰胺、交联剂和引发剂混合，得到第二混合体系；
(3)将所述第一混合体系与第二混合体系混合均匀后得到反应前驱体混合体系；其中，溶剂化离子液体与N,N-二甲基丙烯酰胺的质量比为1:(0.1-0.3)；将所述反应前驱体混合体系转移至模具中，或者采用涂覆法将所述反应前驱体混合体系在基底上成膜，然后在紫外光下或一定温度条件下发生聚合反应，即可得到所述的离子液体凝胶电解质。
优选地，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或异戊四醇四丙烯酸酯；所述引发剂为偶氮二异丁腈、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或α-酮戊二酸。
优选地，所述紫外光的功率为6-300W；紫外光源与所述反应前驱体混合体系之间的距离为5-15cm；所述聚合反应的温度为50-60℃。
优选地，所述搅拌时间为1-3小时。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的离子液体凝胶电解质的应用，用作锂电池的电解质。
优选地，所述锂电池为锂离子电池、锂金属电池或锂硫电池。
按照本发明的另一个方面，提供了一种锂电池，其电解质包含所述的离子液体凝胶电解质。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的一种离子液体凝胶电解质，其电解质骨架具有有机网络结构-无机网络结构的双网络结构，且该双网络结构各自交联并相互穿透。相比现有的用于锂电池的凝胶电解质，有机-无机双网络结构离子液体凝胶电解质具有更加优异的力学性能。
(2)本发明提供的一种离子液体凝胶电解质，采用的增塑剂为溶剂化离子液体，本发明的溶剂化离子液体为锂盐与有机溶剂的混合溶液，且该有机溶剂具有电化学还原稳定性。因此，本发明的溶剂化离子液体比常规的离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和N-甲基,丙基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐等)与正负极活性材料之间具有更好的界面稳定性；本发明由于使用含有锂盐的离子液体作为增塑剂，所得到的离子液体凝胶电解质具有极佳的热稳定性和低可燃性，高室温离子电导率，电化学稳定窗口可达到4.5V以上。用作锂电池的电解质时，可以适用于目前市场上大多数的锂电池电极材料。
(3)本发明优选实施例中提供的离子液体凝胶电解质，具有聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络结构的凝胶电解质，由于采用了特定的有机、无机单体，二者协同配合，使得最终得到的电解质力学性能和电化学性能优异。
(4)本发明提供的离子液体凝胶电解质的制备方法为一种快速制备且兼具优异力学性能和电化学特性的有机-无机双网络结构离子液体凝胶电解质，有机网络结构-无机网络结构的双网络结构是在溶剂化离子液体中通过先后连续的非水溶液溶胶凝胶法和聚合反应生成。制备方法简单，整个反应只需要1-3小时，双网络交联结构自发、原位形成，且按照本发明提供的制备方法可以将该凝胶电解质制备成任意形状，力学性能优异，可操作性高，极大地方便了锂电池的组装。
(5)本发明提供的离子液体凝胶电解质的制备方法，可以在不同的基底上直接形成自支撑的电解质薄膜，可以大面积制备且厚度可控。与传统的凝胶电解质相比，制备方法更为简单易行，电解质厚度可以降低至10μm，可以极大地降低电池的内阻。可以直接在电极片表面通过原位聚合的方式生成，降低电解质与电极之间的界面阻抗，进一步简化了电池的组装工序。
(6)使用本发明中所制备的有机-无机双网络结构离子液体凝胶电解质组装的准固态电池表现出优异的电化学性能。组装的LiFePO4/Li电池，在进行300次充放电循环后，容量保持率为97％；组装的Li4Ti5O12/Li电池，在进行160次充放电循环后，放电比容量高达170mAhg-1。
(7)使用本发明中所制备的有机-无机双网络结构离子液体凝胶电解质组装的准固态电池安全性高，可以在80℃下长时间稳定工作，被弯折、剪切后仍然可以正常充放电，被刺穿后不会出现由于热失控从而引发安全事故，在能源领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络结构的扫描电镜(SEM)图。
图2本发明实施例1聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络空间结构示意图。
图3为实施例1中制备的离子液体凝胶电解质的拉伸应力-应变曲线。
图4为实施例1中制备的离子液体凝胶电解质的压缩应力-应变曲线。
图5为实施例1中制备的离子液体凝胶电解质的电导率(σ)与温度(T)之间的关系。
图6为实施例1中制备的离子液体凝胶电解质电化学稳定窗口测试结果。
图7为用实施例1中制备的离子液体凝胶电解质组装的LiFePO4/Li扣式电池在室温下循环充放电性能测试结果。
图8为用实施例1中制备的离子液体凝胶电解质组装的Li4Ti5O12/Li扣式电池在室温下循环充放电性能测试结果。
图9为用实施例1中制备的离子液体凝胶电解质组装的LiFePO4/Li和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/Li软包电池在室温下循环充放电性能测试结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种离子液体凝胶电解质，其包括电解质骨架和离子液体增塑剂，其中：
所述电解质骨架具有有机网络结构-无机网络结构的双网络结构，所述双网络结构各自交联并相互穿透；
所述离子液体增塑剂为溶剂化离子液体；溶剂化离子液体为离子液体中的一种，本发明中所述溶剂化离子液体为锂盐与醚类有机溶剂的混合溶液，所述醚类有机溶剂属于路易斯碱，能够与锂离子形成稳定的配合物，具有优异的电化学还原稳定性。
本发明提供的离子液体凝胶电解质的增塑剂不同于常规的离子液体，其为锂盐与有机溶剂的混合溶液，溶剂化离子液体属于离子液体的一种。本发明采用的溶剂化离子液体中的有机溶剂为具有路易斯碱性的醚类溶剂，比如低聚醚或冠状醚；所谓具有优异的电化学还原稳定性，是指在0V(vs.Li+/Li)左右的电位，这种溶剂化离子液体不会被还原分解。
一些优选实施例中，锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂；本发明采用的溶剂化离子液体为双三氟甲烷磺酰亚胺锂与四乙二醇二甲醚等摩尔比的混合溶液(简写为Li(G4)TFSI)，或双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)与三乙二醇二甲醚等摩尔比的混合溶液(简写为Li(G3)TFSI)。
本发明所使用的溶剂化离子液体增塑剂本身含有锂盐，不需要像其它离子液体作为增塑剂时，电解质中还要额外加入锂盐才能实现锂离子的传导。
为了保证较佳的力学和电化学性能，一些实施例中，溶剂化离子液体、有机网络结构和无机网络结构的质量比为1：(0.01-0.03)：(0.1-0.3)。
一些实施例中，所述有机网络结构为聚N,N-二甲基丙烯酰胺形成的网络结构，无机网络结构是由无机氧化物构成的网络结构。
一些实施例中，无机网络结构可以为由二氧化硅、二氧化钛或二氧化锆等无机氧化物构成的网络结构。
本发明在实验中尝试了多种有机、无机网络交联结构的配合，最终发现聚N,N-二甲基丙烯酰胺形成的有机网络结构与SiO2构成的无机网络结构形成的凝胶电解质其力学性能最好，视为优选的技术方案。
一些实施例中，所述无机网络结构是由无机氧化物前驱体在催化作用下通过非水溶液溶胶-凝胶法制备得到；所述有机网络结构由单体N,N-二甲基丙烯酰胺在一定温度或紫外光条件下，通过引发剂作用原位聚合的方式得到。
本发明有机-无机双网络结构是顺次、原位聚合而成的。无机网络结构是利用无机氧化物前驱体在甲酸的催化作用下发生酯化，水解和聚合反应，而有机网络结构聚N,N-二甲基丙烯酰胺是利用其单体在光或热条件下的光聚合或热聚合反应。
一些实施例中，无机氧化物为二氧化硅，二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
一些实施例中，无机氧化物为二氧化锆，二氧化锆前驱体为锆酸四丁酯。
一些实施例中，无机氧化物为二氧化钛，二氧化钛前驱体为钛酸四丁酯。
本发明还提供了一种上述离子液体凝胶电解质的制备方法，包括如下步骤：
(1)将含有锂盐的离子液体、无机氧化物前驱体和甲酸按质量比1：(0.010-0.030)：(0.035-0.104)混合搅拌，得到第一混合体系；在该步骤中，二氧化硅前驱体在催化作用下通过非水溶液溶胶-凝胶法制备得到由二氧化硅构成的无机网络结构；
(2)将摩尔比为1：(0.005-0.020)：(0.001-0.01)高分子单体N,N-二甲基丙烯酰胺、交联剂和引发剂混合，得到第二混合体系；
(3)将所述第二种混合体系加入第一种混合体系后得到反应前驱体混合溶液；其中，含有锂盐的离子液体与N,N-二甲基丙烯酰胺的质量比为1:(0.05-0.2)；将所述反应前驱体混合溶液转移至模具中，或者采用刮刀涂覆法在聚对苯二甲酸乙二酯或聚四氟乙烯基底上成膜，然后在紫外光下或一定温度条件下进行聚合反应，即可得到所述的离子液体凝胶电解质，该离子液体凝胶电解质具有聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络结构。
本发明中，先将无机氧化物前驱体在催化作用下通过非水溶液溶胶-凝胶法制备得到由无机氧化物构成的无机网络结构，然后在该无机网络结构基础上进一步发生聚合反应，得到有机-无机双网络结构。因此，本发明的双网络结构是按照先无机、后有机的顺序发生的。
一些实施例中，所述含有锂盐的离子液体中锂盐浓度为0.5-1mol L-1。
一些实施例中，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或异戊四醇四丙烯酸酯。所述引发剂为偶氮二异丁腈、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或α-酮戊二酸。
偶氮二异丁腈一般是用作热引发剂，在一定温度下引发高分子单体发生聚合反应，但本发明实验中尝试将偶氮二异丁腈用作光引发剂，发现其在紫外光下可以引发聚合反应，反应可以在很短时间内完成(数秒内前驱体溶液就失去流动性，5min内基本完全固化)，极大地缩短了制备时间。此外通过刮刀涂覆法，可以精准的控制膜的厚度。因此通过本发明中提及的方法，可以快速、精准地制备离子液体凝胶电解质膜。其它的引发剂对于N,N-二甲基丙烯酰胺的引发效率没有偶氮二异丁腈高，在涂覆的过程中，溶液在基底上无法快速成膜，而且还会出现一定收缩，导致厚度不好控制。所以，本发明优选的引发剂为偶氮二异丁腈。
一些实施例中，所述紫外光的功率为6-300W，紫外光源与所述反应前驱体混合溶液之间的距离为5-15cm；所述聚合反应的温度为50-60℃。
一些实施例中，步骤(1)所述搅拌时间为1-3小时，搅拌的目的是为了让二氧化硅前驱体反应完全。
本发明还提供了一种所述的离子液体凝胶电解质的应用，用作锂电池的电解质，所述锂电池比如为锂离子电池、锂金属电池或锂硫电池。
本发明还提供了一种准固态锂电池，其电解质为本发明所述的离子液体凝胶电解质。
本发明在探索过程中，尝试了构筑多种有机网络结构与无机氧化物网络结构进行配合形成有机无机双网络结构，也试验了多种不同的离子电解液作为增塑剂制备离子液体凝胶电解质，最后发现只有使用聚N,N-二甲基丙烯酰胺有机网络与无机氧化物网络，尤其是SiO2无机网络进行配合，且使用溶剂化离子液体作为增塑剂时，制备的得到的离子液体凝胶电解质才能表现出更为优异的力学性能和电化学性能，最终实现在固态锂电池中的应用，视为优选的技术方案。
现有技术制备离子液体凝胶电解质时，无机纳米颗粒构成网络结构，纳米颗粒之间的相互作用更加显著；如果直接加入纳米颗粒，需要解决纳米颗粒的分散问题，一旦加入的纳米颗粒发生团聚，电解质的力学性能可能会变得更差。无机网络结构是通过在溶液中原位形成的，空间分布会更加均匀。
现有技术也有报道构筑有机无机双网络结构以用于制备高强度的水凝胶，但是其制备得到的水凝胶由于力学性能以及电学性能不佳不能够用于锂离子电池的离子液体凝胶电解质。构筑兼具力学性能和电学性能的有机无机双网络结构并非易事。本发明在实验过程中尝试过多种高分子单体，然而发现不同单体制得的网络结构力学性能差异较大；研究过程中尝试过使用很多不同的离子液体电解液作为增塑剂，但最后发现只有用溶剂化离子液体作为增塑剂时，制备出的凝胶电解质才具有优异的力学性能。
本发明提供的离子液体凝胶电解质用于锂电池电解质时电池性能具有较大的提升，分析原因，可能是因为：第一，本发明提供的电解质的力学性能优异，可以抑制锂枝晶的生长，第二，采用溶剂化离子液体增塑剂，溶剂化离子液体由醚类溶剂和锂盐组成，醚类溶剂具有优异的电化学还原稳定性，不会在金属锂负极表面发生还原而被分解生成副产物。因此，电解质与金属锂负极之间的界面稳定性好，只需要再选择一种稳定的正极材料(比如本发明实施例中提到的LiFePO4)，组装成固态电池，界面阻抗在电池进行充放电循环过程中不会增加，电池就可以以表现出优异的电化学性能。
本发明通过对网络结构构成单元以及增塑剂的精心选择，有机-无机双网络结构与增塑剂配合作用，任一组成单元不能随意替换，使得最终形成的离子液体凝胶电解质兼具优异的力学性能和电学性能。
以下为实施例：
实施例1
称取2g Li(G4)TFSI，向其中加入150μL正硅酸乙酯和198μL甲酸，在室温下持续搅拌1.5h，转速为700转/分钟。随后再向其中加入0.4g N,N-二甲基丙烯酰胺，2.5mg N,N′-亚甲基双(丙烯酰胺)和0.6mgα-酮戊二酸，继续搅拌10min使其混合均匀。将上述混合溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并用波长为365nm，功率为6W的紫外光源引发聚合反应，1h后关闭紫外光源，即可得到具有聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络结构离子液体凝胶。
图1显示，电解质固体骨架呈空间三维网状结构分布，两个独立的网络各自交联并相互穿透，图2为这种聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络结构的示意图。图3为电解质的拉伸应力-应变曲线，其拉伸强度和断裂伸长率分别为2.46MPa和169％。图4显示，这种电解质可以承受94％的压缩率，此时压缩强度可达1.05MPa。图5显示电解质的室温离子电导率为1.2×10-4S cm-1，80℃时电导率可以达到1.0×10-3S cm-1。图6显示电解质的电化学稳定窗口接近4.5V。
实施例2
称取2g Li(G4)TFSI，向其中加入150uL正硅酸乙酯和198uL甲酸，在室温下持续搅拌1.5h，转速为700转/分钟。随后再向其中加入0.4g N,N-二甲基丙烯酰胺，2.5mg N,N′-亚甲基双(丙烯酰胺)和6.6mg偶氮二异丁腈，继续搅拌10min使其混合均匀。用刮刀涂覆法在聚对苯二甲酸乙二酯基底上涂覆一层厚度为100μm上述混合溶液，并用波长为365nm，功率为300W的紫外光源引发聚合反应，5min后关闭紫外光源，即可得到厚度为100μm的聚N,N-二甲基丙烯酰胺/SiO2有机-无机双网络结构离子液体凝胶膜。
实施例3
通过控制实施例1中模具的大小和混合溶液的加入量，可得到厚度为150μm的离子液体凝胶电解质膜，将其切成直径为19mm的圆片，并与LiFePO4电极(活性材料LiFePO4：导电剂Super P：粘结剂PVDF的质量比为8:1:1，涂覆在覆碳铝箔上)，金属锂负极组装成2032扣式电池。
图7显示，在经过300次充放电循环后，电池放电比容量为131.1mAh g-1，循环容量保持率为97％。
实施例4
通过控制实施例1中模具的大小和混合溶液的加入量，可得到厚度为150μm的离子液体凝胶电解质膜，将其切成直径为19mm的圆片，并与Li4Ti5O12电极(活性材料Li4Ti5O12：导电剂Super P：粘结剂PVDF的质量比为8:1:1，涂覆在覆碳铝箔上)，金属锂负极组装成2032扣式电池。
图8显示，在经过160次充放电循环后，电池放电比容量为170.2mAh g-1，展示出极佳的循环稳定性。
实施例5
将实施例1中的离子液体凝胶电解质膜与LiFePO4电极(活性材料LiFePO4：导电剂Super P：粘结剂PVDF的质量比为8:1:1，涂覆在覆碳铝箔上)，厚度为100um的金属锂箔，利用铝塑膜封装制成软包电池。
图9显示，电池在0.5C倍率循环(前2圈倍率为0.1C)38圈后电池容量没有衰减。将实施例1中的离子液体凝胶电解质膜与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电极(活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2：导电剂Super P：粘结剂PVDF的质量比为8:1:1，涂覆在覆碳铝箔上)，厚度为100μm的金属锂箔，利用铝塑膜封装制成软包电池，27次充放电循环后容量保持率在80％以上，展现出了实施例1中的离子液体凝胶电解质膜具有较好的实际应用前景。
对比例1
称取2gLi(G4)TFSI，向其中加入50μL乙烯基三乙氧基硅烷酸和50μL甲酸，在室温下持续搅拌1.5h，转速为700转/分钟。随后再向其中加入0.2g甲基丙烯酸甲酯，1.2mg N,N′-亚甲基双(丙烯酰胺)和3.3mg偶氮二异丁腈，继续搅拌10min使其混合均匀后转移至聚四氟乙烯模具中，并用波长为365nm，功率为6W的紫外光源引发聚合反应，3h后关闭紫外光源。发现得到的离子液体凝胶电解质在被弯折很容易断裂，无法应用于组装准固态锂电池。
对比例2
称取2g 0.75mol L-1的LiTFSI/Pyr14TFSI离子液体电解液，向其中加入50μL乙烯基三乙氧基硅烷酸和50μL甲酸，在室温下持续搅拌1.5h，转速为700转/分钟。随后再向其中加入0.2g N,N-二甲基丙烯酰胺，1.2mg N,N′-亚甲基双(丙烯酰胺)和3.3mg偶氮二异丁腈，继续搅拌10min使其混合均匀后，用刮刀涂覆法在聚对苯二甲酸乙二酯基底上涂覆一层厚度为150μm上述混合溶液，并用波长为365nm，功率为300W的紫外光源引发聚合反应，5min后关闭紫外光源。将得到的电解质膜切成直径为19mm的圆片，并与LiFePO4电极(活性材料LiFePO4：导电剂Super P：粘结剂PVDF的质量比为8:1:1，涂覆在覆碳铝箔上)，金属锂负极组装成2032扣式电池。电池在0.1C倍率下放电比容量仅有70mAh g-1，库伦效率96％左右，循环稳定性差。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离子液体凝胶电解质，其特征在于，其包括电解质骨架和分散在该骨架中的增塑剂，其中：
所述电解质骨架包含由有机网络结构-无机网络结构构成的双网络结构，所述双网络结构各自交联并相互穿透；
所述增塑剂为溶剂化离子液体；所述溶剂化离子液体为锂盐与醚类有机溶剂的混合溶液。
2.如权利要求1所述的离子液体凝胶电解质，其特征在于，所述的增塑剂、无机网络结构和有机网络结构的质量比为1：(0.01-0.03)：(0.1-0.3)。
3.如权利要求1所述的离子液体凝胶电解质，其特征在于，所述无机网络结构是由无机氧化物构成的网络结构，有机网络结构为聚N,N-二甲基丙烯酰胺形成的网络结构；
所述无机网络结构是由无机氧化物前驱体在催化作用下通过非水溶液溶胶-凝胶法制备得到；所述有机网络结构由单体N,N-二甲基丙烯酰胺在一定温度或紫外光条件下，通过引发剂作用原位聚合的方式得到。
4.如权利要求3所述的离子液体凝胶电解质，其特征在于，所述无机氧化物为二氧化硅，所述无机氧化物前驱体即二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的离子液体凝胶电解质，其特征在于，所述溶剂化离子液体为双三氟甲烷磺酰亚胺锂与四乙二醇二甲醚等摩尔比的混合溶液，或双三氟甲烷磺酰亚胺锂与三乙二醇二甲醚等摩尔比的混合溶液。
6.如权利要求1至5任一项所述的离子液体凝胶电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将溶剂化离子液体、无机氧化物前驱体和甲酸按质量比1：(0.010-0.030)：(0.035-0.104)混合搅拌，得到第一混合体系；
(2)将摩尔比为1:(0.005-0.020):(0.001-0.01)的高分子单体N,N-二甲基丙烯酰胺、交联剂和引发剂混合，得到第二混合体系；
(3)将所述第一混合体系与第二混合体系混合均匀后得到反应前驱体混合体系；其中，所述溶剂化离子液体与N,N-二甲基丙烯酰胺的质量比为1:(0.1-0.3)；将所述反应前驱体混合体系转移至模具中，或者采用涂覆法将所述反应前驱体混合体系在基底上成膜，然后在紫外光下或一定温度条件下发生聚合反应，即可得到如权利要求1至5任一项所述的离子液体凝胶电解质。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或异戊四醇四丙烯酸酯；所述引发剂为偶氮二异丁腈、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或α-酮戊二酸。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光的功率为6-300W；紫外光源与所述反应前驱体混合体系之间的距离为5-15cm；所述聚合反应的温度为50-60℃。
9.如权利要求1至5任一项所述的离子液体凝胶电解质的应用，其特征在于，用作锂电池的电解质。
10.一种锂电池，其特征在于，其电解质包含如权利要求1至5任一项所述的离子液体凝胶电解质。
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